根据应用需求对钻孔夹具进行改进设计

在许多精密零部件中，有些特殊位置或形状的油道孔会给加工带来较大的难度。比如图1的一款内轮毂零件，上有几个油道孔，其中一个位于孔内且与内孔轴线相交60°。虽然油道孔的精度要求不高，但是刀具伸出长度长、材料强度高且位置关系复杂，所以加工难度非常大，必须要使用钻夹具，否则无法进行加工。

图1 内轮毂零件

旧夹具的缺点

以下为以前使用的钻夹具简图，在使用过程中发现了以下不足：

图2 旧钻模

①该钻模无法单独使用，且要与分度头配合，导致整体结构变大。

②定位装置欠缺，使用过程中必须每件都先找正钻模引导孔与零件贯穿孔的位置，再通过旋转分度头找正位置，操作麻烦且质量不稳定。

③钻模没有完全被限制自由度，加工中容易出现窜动，同时钻模本身也会出现磨损（如图3），使加孔位置不正确，甚至造成工件及夹具报废。而且此夹具无法在数控机床或自动化设备上使用。

图3 磨损严重的钻模实样

新钻夹具的设计思路及技术要点

通过对零件加工要素及零件整体结构的认真分析研究，整理出新的钻夹具的设计思路及技术要点：

①保证内孔轴线与钻头角度关系，油道孔轴线与钻头轴线平行。

②油道孔与贯穿孔的位置关系及各组件之间的相对位置固定。

③保证模芯材料的硬度和引导孔有一定的深度，以增加夹具的使用寿命。

⑥活动部件以减轻质量为目的，便于操作。

夹具的制造工艺

根据设计思路及加工要求，确定工件采用左端面及φ70mm内孔作为主定位基准，贯穿孔φ7mm作为辅助定位。工艺方法：底板7和3为相对固定组件，保证两底板之间夹角120°。底板3和模芯采用腰形键槽结构联结，为相对运动组件。模芯上定位销孔的轴线、引导孔的轴线要和外圆轴线在一个平面内，并根据零件上贯穿孔的位置制作定位销孔。

图4 夹具装配爆炸图

1-螺栓 2-开口垫片 3/7-底板

4-工件 5-模芯 6-定位销

综合考虑模具的耐用度、工艺性及经济性要求，模芯选用40Gr、定位销选用T10材料，螺栓选用标准件，其余部件不作材料要求。

夹具的实际应用及注意事项

在使用夹具的过程中要注意以下几点：

图5 在普通台钻上使用夹具钻孔

①钻油道孔的工序需要安排在φ70mm内孔精加工之前，防止因为装夹而引起内孔划伤。

②模芯外圆和工件内孔、模芯和底板3之间需要选用合理的配合间隙。定位销采用菱形销，可以补偿贯穿孔在加工中的位置误差。

图6 在数控设备上使用夹具钻孔

③在普通台钻上钻孔时夹具可以不加以固定，但是在数控机床及自动化设备上钻孔时一定要固定夹具，防止出现不可预见的意外。

④在即将钻穿时要适当降低进给速度，防止因为钻头的单边切削而卡钻头损坏工艺系统。

该夹具通过在公司实际生产中的应用证明：生产效率提高了50%左右且产品质量稳定，结合它可以适用于普通设备也可用于数控及自动化设备的特点，除适用于文中的内轮毂外，也可以作为所有有类似结构零件的夹具设计范本。